分集技術(shù)

移動(dòng)通信網(wǎng)中如何保證信號(hào)傳輸鏈路的可靠性，是一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了達(dá)到這一目的，可以通過(guò)多種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從影響接收端信號(hào)功率的三個(gè)主要因素來(lái)分析：第一、自由空間的傳播損耗和彌散，這可通過(guò)加大發(fā)射機(jī)功率來(lái)改善；第二、地形起伏、建筑物及障礙物的遮擋引起的陰影衰落，這可通過(guò)“宏分集”技術(shù)來(lái)改善；第三、在傳輸路徑中各種物體產(chǎn)生的直射波、反射波和散射波的相互影響，即多徑衰落，以及多普勒頻移產(chǎn)生的損耗，這可通過(guò)“微分集”技術(shù)來(lái)改善。從以上的分析可以看出，分集技術(shù)對(duì)改善無(wú)線傳輸鏈路的性能可以起到很大的作用。
分集技術(shù)是指通過(guò)查找和利用自然界無(wú)線傳播環(huán)境中獨(dú)立的（至少是高度不相關(guān)的）多徑信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，如果一條無(wú)線傳播路徑中經(jīng)歷了深度衰落，而另一條相對(duì)獨(dú)立的路徑中可能仍包含著較強(qiáng)的信號(hào)，因此可以在多個(gè)信號(hào)中選擇兩個(gè)或更多的信號(hào)進(jìn)行合并，這樣可以同時(shí)提高接收端的瞬時(shí)信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技術(shù)是移動(dòng)通信的一種抗衰落技術(shù)，是一種用相對(duì)較低廉的投資就可以大幅度的改進(jìn)無(wú)線鏈路性能的強(qiáng)有力的接收技術(shù)。分集技術(shù)就是利用兩個(gè)或更多的不相關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理，不相關(guān)信號(hào)的采集可以通過(guò)空域、時(shí)域和頻域三種方式實(shí)現(xiàn)，具體的實(shí)現(xiàn)方法有以下幾種：
第一、空間分集。也稱天線分集，是移動(dòng)通信中使用較多的分集形式，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是采用多付接收天線來(lái)接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并。為保證接收信號(hào)的不相關(guān)性，這就要求天線之間的距離足夠大，在理想情況下，接收天線之間的距離只要波長(zhǎng)λ的一半就可以了。
第二、極化分集。在移動(dòng)環(huán)境下，空中的水平路徑和垂直路徑是不相關(guān)的，因而信號(hào)也呈現(xiàn)不相關(guān)的衰落特性。這就可在發(fā)射和接收端各裝兩付天線，一個(gè)水平極化天線，一個(gè)垂直極化天線，這就可以得到兩個(gè)不相關(guān)的信號(hào)。這一技術(shù)在蜂窩移動(dòng)用戶激增時(shí)，在改進(jìn)鏈路的傳輸效率和提高容量方面有很明顯的效果。
第三、角度分集。信號(hào)在傳輸過(guò)程中受環(huán)境的影響，使得到達(dá)接收的信號(hào)不可能是同方向的，這樣在接收端安裝方向性天線就可得到不相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行合并。
第四、頻率分集。理論上，不相關(guān)信道產(chǎn)生同樣衰落的概率是各自產(chǎn)生的衰落概率的乘積。頻率分集是指在多于一個(gè)載頻上傳送信號(hào)，其原理是基于在信道相干帶寬之外的頻率上不會(huì)出現(xiàn)同樣的衰落。這一技術(shù)比空間分集節(jié)省天線數(shù)目，缺點(diǎn)是不僅需要占用更多的頻譜資源，而且需要有和頻率分集中采用的頻道數(shù)相等的若干個(gè)接收機(jī)，但對(duì)于特殊業(yè)務(wù)，這個(gè)費(fèi)用也許是值得的。這一技術(shù)經(jīng)常用在頻分雙工（FDM）方式的視距微波鏈路中，在實(shí)際應(yīng)用中，有一種工作方式被稱作1:N保護(hù)交換方式。
第五、時(shí)間分集。對(duì)于一個(gè)隨機(jī)衰落的信號(hào)，若對(duì)其振幅進(jìn)行順序取樣，對(duì)時(shí)間間隔大于相干時(shí)間的兩個(gè)樣點(diǎn)是互不相關(guān)的。這一技術(shù)是指以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送信號(hào)，以便讓再次收到的信號(hào)有獨(dú)立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果。時(shí)間分集的性能基本由移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度決定，也就是說(shuō)決定于重復(fù)發(fā)送信號(hào)之間的衰落特性，若移動(dòng)臺(tái)是靜止的，時(shí)間分集就失效了，因?yàn)橄喔蓵r(shí)間是和移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度成反比的。實(shí)踐證明，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度大于40Km/h，時(shí)間分集能獲得很好的效果。這一技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于擴(kuò)頻CDMA的RAKE接收機(jī)中，以處理多徑信號(hào)。

• 通信詞典解釋